JPH0458884A - 新規制限酵素 - Google Patents

新規制限酵素

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JPH0458884A
JPH0458884A JP2166164A JP16616490A JPH0458884A JP H0458884 A JPH0458884 A JP H0458884A JP 2166164 A JP2166164 A JP 2166164A JP 16616490 A JP16616490 A JP 16616490A JP H0458884 A JPH0458884 A JP H0458884A
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Fusao Kimizuka
君塚 房夫
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郁之進 加藤
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/16Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1)
    • C12N9/22Ribonucleases [RNase]; Deoxyribonucleases [DNase]
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、二重鎖デオキシリボ核酸(DNA )中の特
定の8塩基配列を特異的に認識、切断する■型制限酵素
に関する。
〔従来の技術〕
制限酵素とはDNA中のある特定の塩基配列を認識し、
切断することのできるエンド型ヌクレアーゼであり、数
多くの制限酵素が見出されている。分子遺伝学や、生化
学の発展により、DNAが遺伝をつかさどる本体である
ことが明らかになって以来、制限酵素は遺伝病解明のた
めの利用や、遺伝子操作での利用等現在広く用いられて
いる有用な酵素である。近年、染色体DNAなどの巨大
DNAを解析する研究が注目されfiす、制限酵素はそ
の重要性が高まっている。
しかしながら、今までの制限酵素は、はとんどが4塩基
ないし6塩基認識であり、巨大なりNAを解析するには
DNA上の切断部位数が多く、解析の困難なことが多い
。そのため巨大なりNAを解析するには、切断部位の出
現頻度の少ない、すなわち8塩基認識以上の制限酵素が
要望されている。しかし現在までのところ、下記の3種
類の8塩基認識制限酵素 ↓ Not I  i  5’−GCGGCCGC−3’、
↓ Sfi I  i  5’−GGCCNNNNNGGC
C−3’、↓ Fse I  i  5’−CGCGCGCG −3’
〔式中Gはグアニン、Cはシトシンを示し、NはG、C
,チミン(T)、又はアデニン(A)のいずれでも良い
〕 が見出されているのみである。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記3種の8塩基認識H型制限酵素は、いずれもGCの
みの認識であり、特には乳動物より分離されたDNAは
、5’−CG−3’配列の内、Cがメチル化されている
場合が多く、必ずしも認識配列のすべてが切断されると
はいえないという問題点を有している。
本発明の目的は、DNA中の8塩基配列、及びその周辺
配列中に5’−CG−3’を含まない塩基配列を認識し
、かつ切断する能力を有する遺伝子工学に有用な制限酵
素を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明を概説すれば、本発明の第1の発明は制限酵素に
関し、この制限酵素は二重鎖DNA中の下記塩基配列を
特異的に認識し、かつ特異的に切断する能力を有するこ
とを特徴とする。
また、本発明の第2の発明は遺伝子工学用試薬に関し、
第1の発明の制限酵素を含有することを特徴とする。更
に、本発明の第3の発明は、第1の発明の制限酵素の製
造方法に関し、ストレプトマイセス属に属し、該制限酵
素を生産する菌株を培養し、培養物より該制限酵素を採
取することを特徴とする。そして、本発明の第4の発明
は、第1の発明の制限酵素生産菌に関し、ストレプトマ
イセス属に属することを特徴とする。
本発明の■型制限酵素としては上記塩基配列を特異的に
認識し、かつ切断する能力を有する酵素であれば良く、
これらの酵素は上記二重鎖DNAの8塩基を認識する制
限酵素生産能を有する菌株、あるいは、これらの菌株の
変異株、あるいはこれら菌株より、通常の遺伝子操作手
法を用いて、本酵素生産能をコードする遺伝子を単離し
、他の生物に導入した組換え体のいずれによっても生産
することができる。
上記8塩基認識制限酵素生産能を有する菌株の具体例と
しては、例えば、ストレプトマイセス エスピー838
7 (Streptomyces 5p8387)が挙
げられる。本菌は、土壌中より本発明者らが新たに検索
して得た菌株で、その菌学的性質は次のとおりである。
(1)形態的性質 基生菌糸は、長く伸長し、よく分岐するが、通常は分断
しない。胞子は、オートミール寒天。
培地、イースト・麦芽寒天培地で良く形成される。顕微
鏡で観察すると、気菌糸の分岐方法は、単純分岐で、輪
生分岐は見られない。気菌糸先端の形状は、直状ないし
かぎ型である。
胞子は通常30〜50個の連鎖が認められ、表面はスム
ーズである。胞子の形状は円筒形ないし橢円形で、その
大きさは0.8〜0.9X1.5〜2.0μmである。
胞子のう、運動性胞子、菌核などは観察されない。
(2)各種培地上での生育状態 各種培地に27℃で14日間培養したときの肉眼での観
察結果を第1表に示す。
(3)生理的性質 (イ)生育温度範囲(酵素・麦芽寒天培地):10〜3
7℃の温度範囲で生育し、25〜30℃で良好に生育す
る。
(ロ)ゼラチンの液化:陰性 (ハ)スターチの加水分解:良好 に)脱脂乳のペプトン化:陰性 脱脂乳の凝固:陰性 (ホ)メラニン様色素の生育:陰性 (4)炭素源の利用(ブリドハム・ゴドリープ寒天培地
上で27℃、14日間培養) (イ)利用する:フルクトース、グルコース、ラフィノ
ース、カラクトース、マンノース(ロ)利用りない:イ
ノシトール、スクロース、キシロース、ラムノース 以上の性状により、本菌株は、放線菌の中でストレプト
マイセス属に属し、気菌糸の色調は°°白色°°〜°1
灰色°゛シリーズ、気菌糸先端は直状ないしかぎ型で、
胞子表面はスムーズ、コロニー裏面の色調は白色〜淡褐
色で、メラニン様色素を生産しない菌株と要約される。
本発明者らは、本菌株をストレプトマイセスエスピー8
387と称し、本菌株はsereptomycessp
8387と表示し、工業技術院微生物工業技術研究所に
、微工研[真寄第11496号(FERM P−114
96)として、寄託されている。
ストレプトマイセス エスピー8387株の生産する8
塩基認識制限酵素は下記塩基配列を認識し、矢印の箇所
: を切断し、5ee83871と命名されている。
本発明による制限酵素Sse 8387 Iの製造方法
について更に詳細に説明する。まず、培養の際、培地に
加える栄養源は使用する菌株が利用し、5se8387
Iを生産するものであればよく、炭素源としては、例え
ばグルコース、マルトース、グリセリンなどが利用でき
、窒素源としては、酵母工午ス、ペプトン、コーンスチ
ーブリカー、肉エキスなどが適当である。その他にリン
酸塩、カリウム塩、マダイ・シウム塩などの無機質及び
金属塩類を加えても良い。
Sse 83871の生産量は、培養条件により変動す
るが、一般に培養温度20〜35’C,培地のpH6〜
8が良く、1〜3日間の通気かくはん培養で制限酵素S
se 8387 Iの生産は最高に達する。培養条件は
使用する菌株、培地組成などに応じ、生産量が最大にな
る様設定するのは当然である。
本発明の菌株の培養によって生成された制限酵素Sse
 8387 Iは主に菌体内に存在する。
培養液からの菌体の分離は、例えば遠心分離によって行
うことができる。本酵素の抽出、精製は、一般の制限酵
素精製法に従った方法で実施しうる。例えば菌体を緩衝
液に懸濁後、超音波処理により破砕し、細胞内酵素の抽
出を行う。
次に、細胞残渣を超遠心分離により除去後、抽出液を硫
酸アンモニウムで塩析する。沈殿物を、緩衝液A(20
mM)リス−HC1pH7,5,10mM2−メルカプ
トエタノール、5%グリセリン)に溶解し、同緩衝液に
て透析後、イオン交換クロマト方法、分子ふるいクロマ
ト方法、及び7フイニテイークロマト方法等による精製
を行い、本制限酵素を得ることができる。
制限酵素Sge 8387 Iの活性測定法を以下に示
す。
下記第2表に示す組成の反応液50μlを予め37゛C
で予熱した後、本酵素を加え酵素反応を進める。10分
後に酵素反応停止液(1%SDS、50%グリセロール
、0.02%ブロムフェノールブルー)を5μ!添加し
て反応を停止させる。
第  2  表 10mM)  リ ス − HCI、   pH8,0
10mM MgCMg C7−7IIIメルカプトエタノール 50 mMNaCl 1.0μy λ−DNA 反応液を0.7%アガローススラブゲルに重層し、10
v/crrLの定電圧下で約1時間から2時間、電気泳
動を行う。電気泳動用緩衝液は90rnMトリスーはう
酸緩衝液(pH8,3) 2.5 mMEDTAを用い
る。ゲルに前もって0.5μg/rnlのエチジウムブ
ロマイドを含ませておくことにより、υV照射でDNA
のバンドが検出可能である。DNAフラグメントのバン
ドの数と量が変化しなくなった時を終点とする。
活性の定義は37℃で1時間に1〜のλ−DNAを完全
に切断する酵素活性を1単位とする。
制限酵素Sse 83871は、以下のような理化学的
性質を持っている。
(1)作用及び基質特異性 本酵題は二本鎖DNA配列中の ■ という塩基配列を認識し、かつ矢印の位置で切断する酵
素である。
本発明の制限酵素Sse 83871の認識部位の決定
は以下の様に行った。
制限酵素Sse 8387.Iは、λ−DNAを5カ所
、AD −2DNA ヲ3 カ所、puc 18 DN
A%M、13 mp18 DNAを各1カ所切断した。
しかし、SV 40、Col EI、pBR322、φ
x174DNAは切断しなかった。この結果、及び得ら
れたDNA断片の鎖長を検索したところ、この酵素は、
DNA配列中の 5’−CCTGCAGG −3’ を認識している事が示唆された。この8塩基間列には、
内部に、6塩基認識制限酵素Pst I(s’−CTG
CAG −s’ )を含んでいる事より、λ−DNA%
AD−2DNA%pUc l B DNA、、M 13
mp18DNAそれぞれを、Pst 1で切断後、更に
Sse 8387 Iで切断を行ったが、得られるDN
A断片のパターンに全く変化がなく、制限酵素Sse 
8387 Iは、ダーCCTGCAGG −3’を認識
していると結論された。
制限酵素Sse 8387 Iの切断部位の決定はM1
3mp18−重鎖DNAと、5′末端塩基を放射性リン
酸化したブライマー (5’−GTTTCCCAGTCACGAC−3’)を
7二−)しL 大mrA DNAポリメラーゼIクレノ
ー断片により、二本鎖を合成し、その二本鎖DNAを本
酵素により切断し、変性ポリアクリルアミドゲル電気泳
動により、切断断片の鎖長を測定すで切断されたスポッ
トとして検出され、またT4 DNAポリメラーゼによ
るプランティング処理により4bp短いスポットとして
検出されたことより、本酵素は、 ■ を認識し、矢印の位置で切断していると結論された。
(2)至適酵素活性条件 ■)至適温度 Sse 8387 Iの至適温度は約37℃であった。
■)至適pH 5se 8387 Iの至適pHは、pH7,0〜9.
0の範囲にある。
■)塩濃度 Sse 8387 Iの至適塩濃度は、NaC1の場合
、0〜150mMであった。
■)MgCj!、 a度 Sse 8387 IはMgCJ、濃度が5mM〜20
mMの存在下で酵素反応が活性化された。
■粉子量 Sse 8387 Iはセファデックスに −200を
用いたゲルろ過方法で、分子量12万〜14万である。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例 1 301容のジャーファーメンタ−に下記第3表に示す培
地201を仕込み常法により培地を滅菌した。
上記と同じ培地で30℃で48時間振とぅ培養したスト
レプトマイセス エスピー8387(FERMP−11
496)の種培養液5. OOrnlを上記ジャーファ
ーメンタ−に移植し、通気量0、5 VVOI 1かく
はん数25 Orpm、 30℃で18時間培養を行っ
た。次いで冷却遠心機を用いて菌体を得た。培養液20
1がら湿重址にして約480gの菌体が得られた。
第  3  表 グルコース       10g 酵母エキス      10g ポリペプトン     IOJ 食塩    5g 脱イオン水       ll pH7,2 得られた菌体のうち、72Iの菌体を360ゴの緩衝液
Aに懸濁し、超音波破砕機を用いて破砕後、10000
0Xpで1時間遠心分離を行い、残渣を除去、抽出液4
00dを得た。得られた抽出液に4gのストレプトマイ
シンを添加し、4℃、1時間放置後、100OOX、9
で10分遠心分離を行い、上清を回収した。得られた上
清に硫酸アンモニウムを80%飽和になるように加え、
沈殿物を遠心分離にて集め、緩衝液A +0.2 M 
 KCIに溶解後、同緩衝液で一晩透析を行った。
次に透析内液を予め0.2MKC7を含む緩衝液Aで平
衡化させておいたホスホセルロース(ソットマン製品p
H)100−のカラムに吸着させ、0.2MKC7を含
む緩衝液Aで洗浄後、0.2M〜1.0MKC/の直線
濃度勾配を持つ緩衝液Aで溶出させた。得られた活性画
分を合せ、10mMのリン酸カリウム緩衝液で平衡化し
たヒドロ午シアパタイト(バイオラッド製品)30ゴの
カラムに吸着させ、10mMのリン酸カリウム緩衝液で
洗浄後、10〜500mMの直線濃度勾配を持つリン酸
カリウム緩衝液で溶出させた。
得られた活性画分を合せ緩衝液Aで4時間透析後、透析
内液を予め緩衝液Aで平衡化したヘパリン−セファロー
ス(ファルマシア製品)30tnlのカラムに吸着させ
、緩衝液Aで十分洗浄後、0.2〜0.8MのKClの
直線濃度勾配を持つ緩衝液Aで溶出し、本酵素の標品を
得た。
この酵素標品には非特異的なりNA分解酵素及びホスフ
ァターゼはきょう雑してぃなかった。
以上述べた方法により729の湿菌体より50万単位の
活性が得られた。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したとおり、本発明により二重鎖DNA
の8塩基配列認織し、切断する制限酵素が提供された。
本発明の酵素は遺伝子工学の分野において、長鎖DNA
の解析等に非常に有用である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、二重鎖デオキシリボ核酸中の下記塩基配列を特異的
    に認識し、かつ特異的に切断する能力を有することを特
    徴とする制限酵素。 5′−CCTGCAGG−3′ 3′−GGACGTCC−5′ (式中、Aはアデニン、Gはグアニン、Tはチミン、C
    はシトシンを示す) 2、該制限酵素が下記理化学的性質を有する制限酵素S
    se8387Iである請求項1記載の制限酵素。 (イ)至適温度:約37℃ (ロ)至適pH:7.0〜9.0 (ハ)分子量:12万〜14万 3、請求項1記載の制限酵素を含有していることを特徴
    とする遺伝子工学用試薬。 4、ストレプトマイセス属に属し、請求項1に記載の制
    限酵素を生産する菌株を培養し、培養物より請求項1に
    記載の制限酵素を採取することを特徴とする制限酵素の
    製造方法。5、ストレプトマイセス属に属する請求項1
    に記載の制限酵素の生産菌。
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